Métodos de Regionalização de Vazão

Diversos métodos de regionalização de vazões são citados na literatura e levam em conta variáveis específicas que produzem uma equação matemática para a estimativa da descarga na bacia desejada. O mais comumente utilizado, inclusive por sua fácil manipulação, é o Método Eletrobrás (1985) conhecido como Método Tradicional.

Pelo fato do objetivo deste trabalho estar ligado a análise comparativa das formas de se obter a vazão mínima de referência Q90, buscou-se junto a literatura autores que já desenvolveram

trabalhos desse espectro para a região da bacia do Rio Timbuí. Foram encontrados dois trabalhos que serão objetos de estudo: de Euclydes et al. (2007) e Ferreira (2010).

3.5.2.1 Método Eletrobrás (1985) – baseado em equações de regressões regionais

Comumente conhecida como Método Tradicional, essa metodologia é baseada na análise de frequência das vazões adimensionalizadas de cada estação e na identificação de regiões com comportamento hidrológico semelhante a partir da obtenção de um coeficiente de determinação, resultante da aplicação de regressão múltipla entre os valores das vazões e das características físicas e climáticas das sub-bacias. Matematicamente a função que rege o método é a Equação 48, representada a seguir:

Q= f (A,L,𝐷_𝑑, 𝑆_𝑚, SL,P) (48)

Onde:

Q= vazão;

A = área de drenagem;

L = comprimento do rio principal; Dd = densidade de drenagem;

Sm = declividade média da bacia hidrográfica;

SL = declividade média do rio principal; e P = precipitação média na bacia hidrográfica.

Segundo Ferreira (2010), o ajuste das equações de regressão deve buscar atingir o maior grau de liberdade, conforme observado na Equação 49 a seguir:

Grau de liberdade = n − p – 1 (49)

Onde:

n = número de observações;

p = número de variáveis independentes.

Nesse ínterim, Pinto e Naghettini (2007) afirmam que o número de observações disponíveis para análises de regressão não deve ser inferior a três vezes o número da variável.

O modelo ideal para o traçado de bacias hidrologicamente homogêneas, de forma geral, tende a ser restrito, uma vez que no meio ambiente a variabilidade de fatores como clima, topografia, cobertura vegetal, tipo de solo, etc. são extremamente variáveis. Por isso, nos processos de regionalização de bacias hidrologicamente homogêneas busca-se se aproximar o quanto mais possível de equidade e equilíbrio dos fatores ambientais.

Logo, a identificação dessas regiões pode ser feita em duas etapas: a primeira, delimitando-as baseando nas características locais; e a segunda, com base em testes estatísticos locais objetivando a verificação de resultados preliminares quanto as semelhanças inter-relacionadas (HOSKING e WALLIS, 1997).

3.5.2.1.1 Trabalhos desenvolvidos para a região em estudo

Ferreira (2010) fez o uso do método Eletrobrás (1985) baseado em equações de regressões lineares para o estado do Espírito Santo a fim de se obter a vazão mínima de referência para bacias hidrologicamente homogêneas.

Essa autora listou 23 estações fluviométricas no estado a partir de testes e observações de parâmetros estatísticos associados, tais como erro padrão fatorial, erros percentuais, erro médio e coeficiente de determinação (R²), subdividiu as bacias em menores até que se atendesse os parâmetros recomendados por Eletrobrás (1985).

O primeiro passo foi considerar que todas as estações formariam uma única bacia e, por conseguinte, analisar os parâmetros estatísticos. Como esperado esses parâmetros se divergiram dos limites aceitáveis, onde a própria metodologia traduz como causa a falta de similaridade entre as regiões.

Logo, foram realizadas subdivisões da bacia até que se obtivesse a similaridade aceitável. Ferreira (2010) considerou, para essa primeira subdivisão, a distribuição geográfica das estações para delimitação.

Importante salientar que na primeira subdivisão percebeu-se que a estação fluviométrica Valsugana Velha-Montante se localizava isoladamente em uma posição geográfica que poderia ser indicada tanto para uma sub-bacia quanto a outra. A decisão tomada naquele estudo foi de incluí-la na sub-bacia que possuía o menor número de estações (SR-1) e verificar se a adição da mesma melhoraria as estimativas, ou seja, que fizessem com que os parâmetros estatísticos associados convergissem a um resultado satisfatório. Notou-se que caso fosse retirada a estação de Valsugana Velha-Montante para testar a possibilidade de melhoria das estimativas, não seria mais recomendável a utilização de um modelo com duas variáveis explicativas, por se tratar de sub-região com apenas cinco estações. Logo, por isso, foi mantida a estação na sub-bacia citada outrora.

Por fim, a seguir apresenta-se o modelo de melhor ajuste entre as vazões observadas e estimadas correspondentes para a sub-bacia SR-1, segundo o estudo de Ferreira (2010).

Q₉₀=1,02514×102_×L1,04_×𝑆

𝑚10,5 (50)

Onde:

L = comprimento do rio principal, em km; Sm = declividade média da bacia, em m/m;

Q90 = Vazão de referência, em m³/s.

Ressalta-se que a equação apresentada em conjunto é válida para valores de área entre 89 e 2.142 km² e comprimento do talvegue entre 18,12 e 171,88 km.

Já Euclydes et al. (2007) abordaram uma análise qualitativa que só se tornou possível após um vasto levantamento de dados e com a aplicação de métodos existentes. Com isso, apontou aspectos que favorecem ou não sua aplicação em bacias de pequeno porte.

O trabalho desses autores foi mais recentemente abordado por Pogian (2016), o qual analisou de forma crítica diversos métodos consagrados pela bibliografia e, por um viés voltado à aplicação dos mesmos em pequenas bacias, selecionou para análise qualitativa os métodos de Eletrobrás (1985) e de Silveira (1997).

O banco de dados explorado foi a base de informações hidrológicas do portal online HidroWEB (ANA, 2015) a fim de se obtivesse séries históricas que permitissem a apropriação das vazões mínimas estatisticamente.

As buscas e armazenamento das informações foram compiladas em três grupos. Ao que importa para este trabalho cita-se o Grupo A, que refere-se a estações fluviométricas localizadas no Espírito Santo com área de drenagem de até 200 km². A estação fluviométrica de Valsugana Velha-Montante ficou locada no subgrupo A-3.

A delimitação da área de drenagem foi realizada por Pogian (2016) através do software Google Earth Pro, além do apoio de arquivos compatíveis com SIG.

A caracterização do uso e ocupação do solo fora realizada com base no levantamento Aerofotogramétrico do Espírito Santo realizado pelo Instituto Estadual de Meio Ambiente e Recursos Hídricos (IEMA) entre os anos de 2007 e 2008.

Resultado dessa etapa o autor afirma que a bacia pertencente ao subgrupo A-3 caracteriza-se por quantidade majoritária de florestas (mata nativa), num total de 58%. Na sequência, as áreas de Eucalipto e Café apresentaram área de 14% e 6%, respectivamente.

Para obtenção das vazões mínimas utilizou-se o aplicativo online I 3Geo – Interface Integrada de Ferramentas de Geoprocessamento para Internet, desenvolvido pelo Ministério do Meio Ambiente (MMA) de acesso gratuito. Uma vez que utilizado pelo órgão gestor de recursos hídricos do estado o autor justifica que a aplicação dele em sua pesquisa está calçada.

Em sequência, Pogian (2016) utilizou para o ponto A-3, localizado na bacia do Rio Reis Magos, a equação a seguir para obtenção da vazão Q90, tendo esta proposta por Euclydes et al. (2007).

Importante salientar que a região de influência desse abrange a estação de Valsugana Velha- Montante e mais sete estações com área de drenagem entre 82 km² e 1.690 km², com R² = 0,97.

Q₉₀=4,47×10-11×A0,0484×𝑃𝑚2,5638 (51)

Onde:

A = Área de drenagem em km²;

Pm = Precipitação média anual na bacia em mm;

Q90 = Vazão de referência em m³/s.

Pelo fato da estação fluviométrica de Valsugana Velha-Montante estar localizada em um ponto a montante de boa parte da bacia do Rio Timbuí essas equações apresentadas têm uma limitação de serem válidas apenas para essa região. Isso implica que ao passo que se avança para o litoral

(região a jusante) a bacia apresenta declividade menores que aquela estabelecida como mínima, segundo a equação de Ferreira (2010).

Todavia, o uso das equações de regionalização é uma das ferramentas de se estimar vazões mínimas de referência e como parte da região em estudo é carente de dados de monitoramento de vazões

Em finalização a este capítulo de revisão bibliográfica, há de se pontuar que não se viu na literatura algo que pudesse se assemelhar ao trabalho aqui proposto, onde se busca conhecimento dos resultados do uso do SWAT na bacia do Rio Timbuí e uma análise comparativa entre outros métodos, como os de regionalização. Isso culminou no motivo pelo qual se discute o assunto mediante a metodologia que se segue.